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功能原理
簡(jiǎn)單地說(shuō)，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)就是在三個(gè)相互垂直的方向上有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、測(cè)長(zhǎng)元件、數(shù)顯裝置，有一個(gè)能夠放置工件的工作臺(tái)(大型和巨型不一定有)，測(cè)頭可以以手動(dòng)或機(jī)動(dòng)方式輕快地移動(dòng)到被測(cè)點(diǎn)上，由讀數(shù)設(shè)備和數(shù)顯裝置把被測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)值顯示出來(lái)的一種測(cè)量設(shè)備。顯然這是簡(jiǎn)單、原始的測(cè)量機(jī)。有了這種測(cè)量機(jī)后，在測(cè)量容積里任意一點(diǎn)的坐標(biāo)值都可通過(guò)讀數(shù)裝置和數(shù)顯裝置顯示出來(lái)。測(cè)量機(jī)的采點(diǎn)發(fā)訊裝置是測(cè)頭，在沿X，Y，Z三個(gè)軸的方向裝有光柵尺和讀數(shù)頭。其測(cè)量過(guò)程就是當(dāng)測(cè)頭接觸工件并發(fā)出采點(diǎn)信號(hào)時(shí)，由控制系統(tǒng)去采集當(dāng)前機(jī)床三軸坐標(biāo)相對(duì)于機(jī)床原點(diǎn)的坐標(biāo)值，再由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

面片掃描(Patch Scan)
面片掃描方式允許掃描一個(gè)區(qū)域而不再是掃描線。應(yīng)用該掃描方式至少需要四個(gè)邊界點(diǎn)信息，即開(kāi)始點(diǎn)、方向點(diǎn)、掃描長(zhǎng)度和掃描寬度。PC DMIS可根據(jù)基本(或缺省)信息給出的邊界點(diǎn)1、2、3確定三角形面片，掃描方向則由D的坐標(biāo)值決定；若增加了第四或第五個(gè)邊界點(diǎn)，則面片可以為四方形或五邊形。
采用面片掃描方式時(shí)，在復(fù)選框中選擇“閉線掃描”，表示掃描一個(gè)封閉元素(如圓柱、圓錐、槽等)，然后輸入起始點(diǎn)、終止點(diǎn)和方向點(diǎn)。終止點(diǎn)位置表示掃描被測(cè)元素時(shí)向上或向下移動(dòng)的距離；用起始點(diǎn)、方向點(diǎn)和起始矢量可定義截平面矢量(通常該矢量平行于被測(cè)元素)?，F(xiàn)以創(chuàng)建四邊形面片為例，介紹面片掃描的幾種定義方式：
(1)鍵入坐標(biāo)值方式
雙擊邊界點(diǎn)“1”，輸入起始點(diǎn)坐標(biāo)值X、Y、Z；雙擊邊界方向點(diǎn)“D”，輸入掃描方向點(diǎn)坐標(biāo)值；雙擊邊界點(diǎn)“2”，輸入確定方向的掃描寬度；雙擊邊界點(diǎn)“3”，輸入確定第二方向的掃描寬度；點(diǎn)擊“3”，然后按“添加”按鈕，對(duì)話框給出第四個(gè)邊界點(diǎn)；雙擊邊界點(diǎn)“4”，輸入終止點(diǎn)坐標(biāo)值；選擇掃描所需的步長(zhǎng)(各點(diǎn)間的步距)和步長(zhǎng)(1、2兩點(diǎn)間的步長(zhǎng))值后，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。(2)觸測(cè)方式
選定“面片掃描”方式，用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)草作盤在所需起始點(diǎn)位置觸測(cè)點(diǎn)，該點(diǎn)坐標(biāo)值將顯示在“邊界點(diǎn)”對(duì)話框的“#1”項(xiàng)內(nèi)；然后觸測(cè)第二點(diǎn)，該點(diǎn)代表掃描方向的終止點(diǎn)，其坐標(biāo)值將顯示在對(duì)話框的“D”項(xiàng)內(nèi)；然后觸測(cè)第三點(diǎn)，該點(diǎn)代表掃描面片寬度，其坐標(biāo)值將顯示在對(duì)話框的“#3”項(xiàng)內(nèi)；點(diǎn)擊“3”，選擇“添加”，可在清單上添加第四點(diǎn)；觸測(cè)終止點(diǎn)，將關(guān)閉對(duì)話框。定義掃描行距和步長(zhǎng)兩個(gè)方向數(shù)據(jù)；選擇掃描觸測(cè)類型及所需選項(xiàng)后，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。
(3)CAD曲面模型方式
該掃描方式只適用于有CAD曲面模型的工件。先選定“面片掃描”方式，左鍵點(diǎn)擊CAD工作表面；加亮“邊界點(diǎn)”對(duì)話框中的“1”，左鍵點(diǎn)擊曲面上的掃描起始點(diǎn)；然后加亮“D”，點(diǎn)擊曲面定義方向點(diǎn)；點(diǎn)擊曲面定義掃描寬度(#2)；點(diǎn)擊曲面定義掃描上寬度(#3)；點(diǎn)擊“3”，選擇“添加”，添加附加點(diǎn)“4”，加亮“4”，點(diǎn)擊定義掃描終止點(diǎn)，關(guān)閉對(duì)話框。定義兩個(gè)方向的步長(zhǎng)及選擇所需選項(xiàng)后，點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。

使用方法
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)(CMM)的測(cè)量方式通?？煞譃榻佑|式測(cè)量、非接觸式測(cè)量和接觸與非接觸并用式測(cè)量。
其中，接觸測(cè)量方式常用于機(jī)加工產(chǎn)品、壓制成型產(chǎn)品、金屬膜等的測(cè)量。為了分析工件加工數(shù)據(jù)，或?yàn)槟嫦蚬こ烫峁┕ぜ夹畔?，?jīng)常需要用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)被測(cè)工件表面進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)掃描。以三坐標(biāo)的FOUNCTION-PRO型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)為例，介紹三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的幾種常用掃描方法及其操作步驟。
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的掃描操作是應(yīng)用PC DMIS程序在被測(cè)物體表面的特定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)采集，該區(qū)域可以是一條線、一個(gè)面片、零件的一個(gè)截面、零件的曲線或距邊緣一定距離的周線等。掃描類型與測(cè)量模式、測(cè)頭類型以及是否有CAD文件等有關(guān)，控制屏幕上的“掃描”(Scan)選項(xiàng)由狀態(tài)按鈕(手動(dòng)/DCC)決定。若采用DCC方式測(cè)量，又有CAD文件，則可供選用的掃描方式有“開(kāi)線”(Open Linear)、“閉線”(Closed Linear)、“面片”(Patch)、“截面”(Section)和“周線”(Perimeter)掃描；若采用DCC方式測(cè)量，而只有線框型CAD文件，則可選用“開(kāi)線”(Open Linear)、“閉線”(Closed Linear)和“面片”(Patch)掃描方式；若采用手動(dòng)測(cè)量模式，則只能使用基本的“手動(dòng)觸發(fā)掃描”(Manul TTP Scan)方式；若采用手動(dòng)測(cè)量方式并使用剛性測(cè)頭，則可用選項(xiàng)為“固定間隔”(Fixed Delta)、“變化間隔”(Variable Delta)、“時(shí)間間隔”(Time Delta)和“主體軸向掃描”(Body Axis Scan)方式。
下面詳細(xì)介紹在DCC狀態(tài)下，進(jìn)入“功能”(Utility)菜單選取“掃描”(Scan)選項(xiàng)后可供選擇的五種掃描方式。

1.開(kāi)線掃描(Open Linear Scan)
開(kāi)線掃描是基本的掃描方式。測(cè)頭從起始點(diǎn)開(kāi)始，沿一定方向并按預(yù)定步長(zhǎng)進(jìn)行掃描，直至終止點(diǎn)。開(kāi)線掃描可分為有、無(wú)CAD模型兩種情況。
(1)無(wú)CAD模型
如被測(cè)工件無(wú)CAD模型，先輸入邊界點(diǎn)(Boundary Points)的名義值。打開(kāi)對(duì)話框中的“邊界點(diǎn)”選項(xiàng)后，先點(diǎn)擊“1”，輸入掃描起始點(diǎn)數(shù)據(jù)；然后雙擊“D”，輸入方向點(diǎn)(表示掃描方向的坐標(biāo)點(diǎn))的新的X、Y、Z坐標(biāo)值；雙擊“2”，輸入掃描終點(diǎn)數(shù)據(jù)。
第二項(xiàng)輸入步長(zhǎng)。在“掃描”對(duì)話框(Scan Dialog)中“方向1技術(shù)”(Direction 1 Tech)欄中的“”(Max Inc)欄中輸入一個(gè)新步長(zhǎng)值。
檢查設(shè)定的方向矢量是否正確，該矢量定義了掃描開(kāi)始后測(cè)量點(diǎn)表面的法矢、截面以及掃描結(jié)束前一點(diǎn)的表面法矢。當(dāng)所有數(shù)據(jù)輸入完成后點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。
(2)有CAD模型
如被測(cè)工件有CAD模型，開(kāi)始掃描時(shí)用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊CAD模型的相應(yīng)表面，PC DMIS程序?qū)⒃贑AD模型上生成一點(diǎn)并加標(biāo)志“1”表示為掃描起始點(diǎn)；然后點(diǎn)擊下一點(diǎn)定義掃描方向；點(diǎn)擊終點(diǎn)(或邊界點(diǎn))并標(biāo)志為“2”。在“1”和“2”之間連線。對(duì)于每一所選點(diǎn)，PC DMIS已在對(duì)話框中輸入相應(yīng)坐標(biāo)值及矢量。確定步長(zhǎng)及其它選項(xiàng)(如安全平面、單點(diǎn)等)后，點(diǎn)擊“測(cè)量”，然后點(diǎn)擊“創(chuàng)建”。
重定位整合
1 、應(yīng)用背景
在產(chǎn)品的測(cè)繪過(guò)程中，往往不能在同一坐標(biāo)系將產(chǎn)品的幾何數(shù)據(jù)一次測(cè)出。其原因一是產(chǎn)品尺寸超出測(cè)量機(jī)的行程，二是測(cè)量探頭不能觸及產(chǎn)品的，三是在工件拆下后發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)缺失，需要補(bǔ)測(cè)。這時(shí)就需要在不同的定位狀態(tài)（即不同的坐標(biāo)系）下測(cè)量產(chǎn)品的各個(gè)部分，稱為產(chǎn)品的重定位測(cè)量。而在造型時(shí)則應(yīng)將這些不同坐標(biāo)系下的重定位數(shù)據(jù)變換到同一坐標(biāo)系中，這個(gè)過(guò)程稱為重定位數(shù)據(jù)的整合。
對(duì)于復(fù)雜或較大的模型，測(cè)量過(guò)程中常需要多次定位測(cè)量，終的測(cè)量數(shù)據(jù)就必需依據(jù)一定的轉(zhuǎn)換路徑進(jìn)行多次重定位整合，把各次定位中測(cè)得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一個(gè)公共定位基準(zhǔn)下的測(cè)量數(shù)據(jù)。
2 、重定位整合原理
工件移動(dòng)（重定位）后的測(cè)量數(shù)據(jù)與移動(dòng)前的測(cè)量數(shù)據(jù)存在著移動(dòng)錯(cuò)位，如果我們?cè)诠ぜ洗_定一個(gè)在重定位前后都能測(cè)到的形體（稱為重定位基準(zhǔn)），那么只要在測(cè)量結(jié)束后，通過(guò)一系列變換使重定位后對(duì)該形體的測(cè)量結(jié)果與重定位前的測(cè)量結(jié)果重合，即可將重定位后的測(cè)量數(shù)據(jù)整合到重合前的數(shù)據(jù)中。重定位基準(zhǔn)在重定位整合中起到了紐帶的作用.
PID控制是：比例，積分，微分控制的縮寫。
P參數(shù)：決定系統(tǒng)對(duì)位置誤差的整個(gè)響應(yīng)過(guò)程。數(shù)值越低，系統(tǒng)越穩(wěn)定，不產(chǎn)生振蕩，但剛性差，到位誤差大；數(shù)值越高，剛性越好，到位誤差小，但系統(tǒng)可能產(chǎn)生振蕩。
I 參數(shù)：控制由于摩擦力和負(fù)載引起的靜態(tài)到位誤差。數(shù)值越低，到位時(shí)間越長(zhǎng)；數(shù)值越高，可能在理論位置上下振蕩。
D參數(shù)：此參數(shù)通過(guò)阻止誤差變化過(guò)沖給系統(tǒng)提供阻尼和穩(wěn)定性。數(shù)值越低，使系統(tǒng)對(duì)位置誤差響應(yīng)快；數(shù)值越高，系統(tǒng)響應(yīng)越慢。
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